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Hochgeschwindigkeitsmikrotaster für die schnelle Rauheitsmessung in Strukturen mit großem Aspektverhältnis

01.12.2015

Ein taktiler Mikrosensor aus einkristallinem Silizium (ein einseitig eingespannter Ausleger mit integrierter Spitze) wurde für die schnelle Messung von Rauheitsprofilen erprobt. Ein solcher Sensor kann sowohl zur Messung von Rauheiten auf ebenen Flächen als auch in Strukturen mit hohem Aspektverhältnis (HARMS high aspect ratio micro structures) verwendet werden. Während der Messung verschleißt allerdings die Spitze. Daher wurde ein Verfahren erprobt, bei dem die Spitze mit dem Verfahren der Atomlagenabscheidung (ALD atomic layer deposition) beschichtet wurde. Als Material für die ALD wurde Aluminiumoxid (Al2O3) gewählt (Bild 1). Wiederholte Verschleißmessungen mit dem entwickelten taktilen Sensor wurden erfolgreich auf einem Standardrauheitsnormal bei einer Geschwindigkeit von 15 mm/s und Antastkräften von 60…100 µN durchgeführt. Die Ergebnisse stimmen sehr gut mit den Werten überein, die mit einem kalibrierten Tastschnittgerät erzielt wurden. Solche miniaturisierten Tastsensoren können in Werkzeugmaschinen integriert werden und tragen dazu bei, den Weg für intelligente Fertigungsabläufe zu ebnen, wie sie beispielsweise im Rahmen des deutschen Zukunftsprojekts Industrie 4.0 angestrebt werden.


Bild 1: Silizium Mikrospitze beschichtet mit Al2O3

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